氫化鋯作為高效的固體慢化劑具有高的氫含量、低的中子捕獲截面、負(fù)的溫度反應(yīng)性等特點,是理想的空間反應(yīng)堆中子慢化材料。但在高溫服役條件下氫化鋯慢化劑容易失氫,導(dǎo)致氫化鋯的慢化效率降低,使用壽命縮短。為了確保慢化劑的正常工作,在氫化鋯表面制備阻氫涂層是防止氫析出的有效方法。因此,氫化鋯慢化劑表面阻氫涂層材料及其制備技術(shù)的研究備受關(guān)注。開發(fā)性能優(yōu)異的阻氫涂層,對于氫化鋯慢化劑的成功應(yīng)用和空間核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計均具有重要意義。本文以無機(jī)鋯鹽和異丙醇鋁為前驅(qū)體,采用溶膠-凝膠技術(shù)在氫化鋯表面制備了Zr-Al復(fù)合氧化物阻氫涂層。研究了Al₂O₃/ZrO₂摩爾分?jǐn)?shù)比、無機(jī)鋯鹽前驅(qū)體種類以及前驅(qū)體濃度對Zr-Al復(fù)合氧化物涂層性能的影響。借助于X射線衍射儀（XRD）、共聚焦顯微鏡（CLMS）、場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）和真空脫氫試驗等分析測試手段對Zr-Al復(fù)合氧化物涂層的結(jié)構(gòu)、形貌、厚度以及阻氫性能進(jìn)行分析和表征。研究取得的主要結(jié)果如下:Zr-Al復(fù)合氧化物涂層與基體的結(jié)合力、涂層厚度和涂層的阻氫性能均隨著Al₂

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 核反應(yīng)堆電源在航天領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.1.2 氫化鋯在核反應(yīng)電源中的應(yīng)用
    1.2 氫化鋯慢化材料
        1.2.1 氫化鋯的慢化原理簡介
        1.2.2 氫化鋯慢化劑存在的問題
    1.3 防氫滲透材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 防氫滲透涂層
        1.3.2 涂層的阻氫機(jī)理
    1.4 防氫滲透涂層的制備方法
    1.5 研究依據(jù)及研究內(nèi)容
        1.5.1 研究依據(jù)
        1.5.2 研究內(nèi)容
第二章 試驗方法
    2.1 試驗原料和設(shè)備
    2.2 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層的制備
        2.2.1 基體預(yù)處理
        2.2.2 復(fù)合溶膠的制備及涂覆
        2.2.3 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層的熱處理工藝
    2.3 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層的性能表征
        2.3.1 X射線衍射分析
        2.3.2 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層微觀形貌分析
        2.3.3 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層厚度分析
        2.3.4 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層與基體的結(jié)合力分析
        2.3.5 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層的阻氫性能分析
第三章 Al_2O_3/ZrO_2摩爾分?jǐn)?shù)比對Zr-Al復(fù)合氧化物涂層性能的影響
    3.1 復(fù)合溶膠的制備
    3.2 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層的熱處理工藝
        3.2.1 復(fù)合凝膠的熱重-微商熱重(TG-DTG)分析
        3.2.2 復(fù)合涂層的熱處理工藝
    3.3 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層性能表征
        3.3.1 Zr-Al復(fù)合氧化物凝膠的XRD分析
        3.3.2 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層形貌分析
        3.3.3 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層厚度分析
        3.3.4 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層與基體的結(jié)合力以及涂層阻氫性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 無機(jī)鋯鹽對Zr-Al復(fù)合氧化物涂層性能的影響
    4.1 無機(jī)鋯鹽為前驅(qū)體的復(fù)合溶膠的制備
    4.2 無機(jī)鋯鹽為前驅(qū)體的Zr-Al復(fù)合氧化物涂層的熱處理工藝
        4.2.1 復(fù)合凝膠的熱重-差熱(TG-DSC)分析
        4.2.2 復(fù)合涂層的熱處理工藝
    4.3 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層性能表征
        4.3.1 Zr-Al復(fù)合凝膠的XRD分析
        4.3.2 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層的形貌分析
        4.3.3 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層與基體的結(jié)合力以及涂層阻氫性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 前驅(qū)體濃度對Zr-Al復(fù)合氧化物涂層性能的影響
    5.1 復(fù)合溶膠的制備
    5.2 不同前驅(qū)體濃度下Zr-Al復(fù)合氧化物涂層的熱處理工藝
    5.3 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層性能表征
        5.3.1 Zr-Al復(fù)合凝膠的XRD分析
        5.3.2 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層的形貌分析
        5.3.3 Zr-Al復(fù)合氧化物涂層阻氫性能與厚度分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士期間發(fā)表的論文及獲獎情況
個人簡歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Hydrogen permeation resistance and characterization of Si–Al and Si–Zr composite sol oxide coating on surface of zirconium hydride[J]. Ming Wu,Yang Chen,Jia-Qing Peng,Guo-Qing Yan,Yu-Pu Sun,Jian-Dong Zhang,Shun-Li Zhang,Li-Jun Wang.  Rare Metals. 2017(01)
[2]氫化鋯高溫氫釋放的阻止方法研究[J]. 馬浩然,付曉剛,秦博.  原子能科學(xué)技術(shù). 2016(11)
[3]核能發(fā)電的優(yōu)勢與發(fā)展前景[J]. 湯旸.  科技展望. 2016(28)
[4]氫化鋯的使用性能研究現(xiàn)狀[J]. 付曉剛.  科技傳播. 2016(17)
[5]開發(fā)利用空間資源 推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展（中）——寫在我國第一個航天日到來之際[J]. 劉昊杰,潘晨,紫曉.  中國航天. 2016(05)
[6]微弧氧化制備氧化鋁阻氚涂層的研究（英文）[J]. 馮軍,但敏,金凡亞,陳美艷,沈麗如,童洪輝,張桂凱.  稀有金屬材料與工程. 2016(02)
[7]溶膠-凝膠法制備Al2O3-SiO2-ZrO2薄膜工藝參數(shù)探討[J]. 董旭娟,同幟,崔雙科,胡敏盾,鄒力.  膜科學(xué)與技術(shù). 2015(04)
[8]空間電源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 楊波,焦云華.  導(dǎo)航定位與授時. 2015(03)
[9]前驅(qū)體溶膠濃度對ZrH2表面膜層性能的影響[J]. 閆國慶,陳偉東,范秀娟,閆淑芳,徐志高.  稀有金屬材料與工程. 2015(02)
[10]核熱推進(jìn)反應(yīng)堆關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展[J]. 陳立新,胡攀,王立鵬,江新標(biāo).  現(xiàn)代應(yīng)用物理. 2014(02)

博士論文
[1]氫化鋯表面多組元阻氫層制備及阻氫機(jī)理研究[D]. 閆國慶.北京有色金屬研究總院 2017

碩士論文
[1]TiAlSi（Y）N涂層對鈦合金高溫氧化腐蝕和力學(xué)行為的影響[D]. 王倩.東北大學(xué) 2012
[2]CO2反應(yīng)法制備氫化鋯表面阻氫滲透層的研究[D]. 王俐艷.西華大學(xué) 2007
[3]氧化鋯復(fù)合膜的制備與高溫穩(wěn)定性研究[D]. 徐黎明.天津大學(xué) 2005



本文編號：3734656